10月28日消息，想象一下多年来你的手腕一直没有任何感觉，然后医生在你的手上覆盖了一层薄薄的柔性薄膜，就像变魔术一样，你又能感觉到水从手指间流过了。这听起来似乎是一个离奇的场景，但事实并非如此。欧洲各地的研究人员正在研发弹性膜贴片，无论是外观、功能，还是两者都能模仿人体皮肤，进展迅速。

电子皮肤（e-skin）被归类为 "电子可穿戴设备"--即穿戴在皮肤表面或附近的智能设备，以提取和分析与穿戴者相关的信息。较为著名的电子可穿戴设备是活动追踪器，它通常感知运动或振动，以反馈用户的表现。更先进的可穿戴设备会收集人的心率和血压数据。

然而，电子皮肤的开发者们将目光投向了更高的领域。他们的目标是生产具有弹性、坚固、灵活的膜，这些膜结合了先进的传感器，并具有自我修复的能力。这对医学和机器人技术的潜在影响是巨大的。

    中枢神经系统  

已经在流通中的是粘在身体表面的皮肤状膜，可以检测压力、应变、滑移、力和温度。其他的皮肤膜正在被创造出来，以识别发出疾病信号的生物化学变化。一些项目正在研究皮肤，这些皮肤将包裹机器人或人类假肢，使这些机器和仪器能够以高度的触觉灵敏度操纵物体和感知环境。而梦想当然是开发一种电子皮肤，能够与穿戴者（例如瘫痪者）的中枢神经系统连接，从而恢复因疾病或创伤而失去的感觉。

以色列特拉维夫大学的研究人员正通过他们名为PepZoSkin的项目，踏上一段旅程，他们相信最终将把这个梦想变成现实。他们相信，在十年内人工皮肤贴片将足够先进，可以提醒佩戴者注意他们无法自然感知的危险。

研究助理Sharon Gilead博士说：“我有一个坐在轮椅上的朋友，他的腿部没有任何感觉--他不知道热咖啡是否洒在了他的腿上，我们的想法是，在他腿上的皮肤斑块会发出一个信号--也许是一个红灯--它会告诉他什么时候出了问题，使他免于严重烧伤。这将是第一步。而随着我们这次任务的进展，我们会让这层薄薄的皮肤（电子皮肤）与神经系统对话，取代缺失的感觉。虽然这还有点遥远，但这绝对是（我们）前进的方向。”

特拉维夫团队正在开发一种皮肤，它将在不需要外部电源的情况下提取和分析健康信息。由于一种被称为 "压电 "的现象，这种膜将自带电源。这指的是在某些材料（包括骨骼、DNA和某些蛋白质）中积累的电荷，以应对施加的机械应力。简而言之，当你按压由压电材料制成的电子皮肤时，即使非常轻柔，它也会产生电荷。加上电路，这些电就可以派上用场--比如说，它可以为心脏起搏器供电。

对于一个瘫痪的人来说，打翻的热饮料会使电子皮肤产生变形，而这种变形会被皮肤读作机械压力，而这又会转化为电信号。这个信号就可能触发那个警告灯或声音。

以色列特拉维夫大学的Sharon Gilead博士说：“随着这项任务的进展，我们将让这层薄薄的皮肤（电子皮肤）与神经系统对话，取代缺失的感觉。”

    无毒  

目前的挑战是找到对人体无毒的压电材料。博士生、PepZoSkin研究员Gal Fink说："目前使用的压电材料含有铅，因此对身体有损害。我们专注于生物分子和生物启发分子（即实验室制造的分子，可以模仿身体中的分子）。"

领导该项目的Ehud Gazit教授解释了寻找可以开发成安全产品的压电材料的意义。'我们目前在压电多肽材料上的工作，很快就会产生无铅产品，这些产品和目前有毒的、充满铅的产品一样好用，当然，我们的新材料会好得多，因为它们可以安全地与人体接触，甚至作为植入物使用。

Gazit教授的团队期望在明年初将他们的工作提升到一个新的水平。届时，他们希望能够选择好自己的有机分子，并对其压电活性进行优化。接下来，他们计划将其开发成功能性纳米器件。他们相信，假以时日，这些器件将被广泛用于生物和医疗应用，作为能量采集器和生物传感器，直接从人体组织中传输重要信息，并反馈给用户或第三方。

    疾病  

生物感应也是另一个电子皮肤项目A-Patch的核心。科学项目经理Rotem Vishinkin博士和她在海法的以色列理工学院(Technion)的团队一起，根据项目协调人Hossam Haick教授近十年前的一个'疯狂想法'，开发了一种贴片，即通过皮肤可以快速可靠地检测传染病。

她解释说："我们已经找到了一种利用呼吸分析来区分疾病的方法，所以我们认为利用皮肤上的贴片来‘闻’出身体的状况可能是可行的。"

她特别热衷于寻找一种快速、非侵入性的方法来测试结核病（TB）--一种在发展中国家特别流行的高度传染性疾病。肺结核每年影响1千万人，造成140万人死亡。早期发现是很重要的，因为一旦确诊就可以控制传播，而抗生素在新感染时最有效。

通常情况下，肺结核的诊断来自于患者咳嗽的痰液，但研究表明，许多人无法产生准确结果所需的高质量样本。更重要的是，检测结果可能需要长达两周的时间才能送达，尤其是在偏远的社区，样本要经过长途跋涉才能到达实验室，这就给了结核病额外的几天甚至几周的时间来肆虐。

A-Patch的目的是开发一种廉价、高效的痰液检测替代品。这种超薄、灵活的贴片使用化学传感器来检测体内有机化合物的变化，当结核菌扎根时，这些变化就会被触发。Vishinkin博士说，由比尔和梅林达-盖茨基金会资助的即将发表的研究表明，A-Patch在佩戴一小时后，可提供90%的结核病诊断准确率。该团队希望将佩戴时间缩短至5分钟，并将贴片贴在手臂上。

一次性A-Patch的价格在一到两美元之间，除了医生可以用电子阅读器激活A-Patch并解释结果外，不需要任何实验室设备。Technion团队已经找到了一个专门从事诊断试剂盒的工业合作伙伴，以帮助将该产品推向市场。Vishinkin博士希望可行的测试能在未来几年内推出。

Vishinkin博士说：“我们估计这些试剂盒的可用市场是每年7100万次测试，而且由于贴片可以在家里使用，你不需要担心去结核病诊所检测的耻辱感。这意味着人们会更愿意站出来。将结果从贴片传输到阅读器的精确机制仍在研究中。'我们有电子电路、传感器、数据分析领域的合作伙伴来帮助我们完成项目的各个方面，。”

随着时间的推移，Vishinkin博士预计将开发出一种长期使用的贴片--例如，用于监测结核病治疗方案在数周内的有效性。然而，贴片很有可能因长期使用而被撕破或损坏，从而导致其无效。为了降低这种风险，项目的科学家们开发出了一种贴片自我修复的机制，一旦检测到损坏，膜中的肽键矩阵就能制造出新的网络，恢复电子皮肤的完整性。

Vishinkin博士说：“每一天都让我们更接近创造一种快速、可靠、简单的结核病诊断工具的目标。'而且我们不会止步于此。我们正在创建的是一个检测疾病的平台，而不仅仅是针对特定疾病的试剂盒。我们接下来可以很容易地切换到Covid-19。”